[發(fā)明專利]一種聯(lián)合火電機組AGC調頻的混合儲能系統(tǒng)能量管理方法

有效

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• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112103980B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 何俊強;師長立;霍群海;韋統(tǒng)振
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/30
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發(fā)明涉及一種聯(lián)合火電機組進行AGC調頻的混合儲能系統(tǒng)能量管理方法，針對火電機組響應AGC指令能力弱且隨機性強等缺點，以飛輪及鋰電池構建混合儲能系統(tǒng)，提出一種基于馬爾科夫鏈的隨機模型預測控制方法來進行混合儲能系統(tǒng)能量管理，包括如下步驟：1)根據火電機組響應AGC指令的歷史數據，采用馬爾科夫鏈來對混合儲能系統(tǒng)未來的功率需求進行建模。2)通過生成場景樹來選擇混合儲能系統(tǒng)未來功率需求。3)采用隨機模型預測控制來得到飛輪及鋰電池各自的補償功率。該方法基于火電機組的歷史機組功率響應特性數據，能夠提高火電機組性能指標(“兩個細則”中的K_P值)，同時可以合理控制飛輪及鋰離子電池各自的輸出功率，減小飛輪及鋰電池的荷電狀態(tài)SOC波動以及功率波動，延長儲能壽命。

技術領域

本發(fā)明涉及一種聯(lián)合火電機組AGC調頻的混合儲能系統(tǒng)能量管理方法，具體為飛輪儲能和鋰離子電池儲能構建混合儲能系統(tǒng)聯(lián)合火電機組進行AGC調頻，屬于火電AGC調頻技術領域。

背景技術

當今，可再生能源的滲透率逐步增大加劇了系統(tǒng)頻率的波動，自動發(fā)電控制指令調節(jié)更加快速、劇烈。傳統(tǒng)調頻火電機組調頻能力有限，且頻繁變功率運行加劇了機組的磨損，影響設備壽命。“火儲”聯(lián)合調頻是提高火電機組調頻性能的有效方式。混合儲能系統(tǒng)功率響應速度快、精確，且不同類型儲能介質具有互補性，能夠有效減少能量型儲能頻繁且不規(guī)則的充/放電，提高AGC調頻性能與經濟性。能量管理系統(tǒng)對混合儲能系統(tǒng)的調頻性能以及儲能壽命有直接影響。合理的能量管理策略不僅能夠提高調頻性能，同時能夠延長儲能使用壽命，提高儲能系統(tǒng)的經濟性。

文獻“Xie X,Guo Y,Wang B,et al.Improving AGC performance of coal-fueled thermal generators using multi-MW scale BESS:a practical application[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2016,9(3):1769-1777.”提出一種電池儲能系統(tǒng)聯(lián)合火電機組AGC調頻的方法，從基本原理、控制策略、技術性能和經濟效益等方面研究，并進行現場試驗驗證。其主要是可行性驗證，儲能的能量管理策略未進行深入探討。

國內專利201911083033.6公布了一種飛輪儲能聯(lián)合鋰電儲能進行火電調頻的系統(tǒng)，其包括儲能系統(tǒng)以及儲能控制策略。該專利對儲能系統(tǒng)功率輸出時未考慮荷電狀態(tài)SOC的剩余容量。

總之，上述現有技術采用儲能系統(tǒng)對火電機組進行功率補償時，未考慮儲能的剩余電量以及未來的功率需求，造成儲能系統(tǒng)頻繁的充放電，對儲能的壽命影響大，而且電量容易越限，造成儲能的利用率降低。從而使得調頻性能受到影響。

發(fā)明內容

本發(fā)明技術解決問題：鑒于儲能系統(tǒng)聯(lián)合火電機組進行AGC調頻時，儲能系統(tǒng)的輸出功率對調頻性能以及儲能的荷電狀態(tài)SOC，儲能壽命等方面有重要的影響，以飛輪及鋰電池構建混合儲能系統(tǒng)，克服現有技術的不足，提出一種基于馬爾科夫鏈的隨機模型預測控制的方法進行混合儲能系統(tǒng)能量管理。該方法在提高火電機組性能指標((即《并網發(fā)電廠輔助服務管理實施細則》和《發(fā)電廠并網運行管理實施細則》)中的K_P值)的同時，能夠合理控制混合儲能系統(tǒng)的輸出功率，減小鋰電池儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)SOC波動以及功率波動，從而延長鋰電池的壽命。

為達到上述目的，所述方法具體包括以下步驟：

S1、根據某火電機組響應AGC指令的歷史數據，采用馬爾科夫鏈來對混合儲能系統(tǒng)未來的功率需求進行建模。

S2、采用基于場景樹的算法來描述混合儲能系統(tǒng)的功率需求在未來有限時域內可能的取值，在每個控制周期采集系統(tǒng)更新的狀態(tài)，利用更新的狀態(tài)和功率需求在未來有限時域內可能的取值生成場景樹，場景樹中每個節(jié)點代表預測模型中可能的功率需求值，將應用于步驟S3中的優(yōu)化問題。